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太陽
辞書:科学用語の基礎知識 天文学天体名太陽系編 (USTLNSS)
読み:たいよう
外語:Sun
品詞:名詞

太陽系を構成する唯一の恒星で、地球に最も近い恒星である。黄色の主系列星である。

目次
情報
基本情報
物理的情報
詳細情報
特徴
由来

太陽は約46億年前に生まれた恒星である。現在では壮年期で、寿命はあと約63億年と推定されている。以降は太陽は膨張を始め、約77億年後には白色矮星になると考えられている。

ちなみに地球などの惑星も太陽と同時期に生まれた。

太陽は燃えていない

地球からほどよい距離にあり、地球を暖めたり明るく照らしたりする太陽だが、太陽は火の玉のように燃えているわけではない。

燃えるつまり燃焼反応とは、酸素と結合することによって火が出る現象である。しかし宇宙はほぼ真空状態であるため、燃焼反応が生じることはない。

太陽はじめ主系列星と呼ばれる恒星は全て、実は燃えてはおらず、核融合反応で輝いて いる。

状況

太陽は水素を主成分とするガスの塊であり、水素の核融合反応によりエネルギーを発している。

太陽のエネルギーは主に電磁波として放出され、特に可視光線紫外線赤外線γ線X線などがある。

電磁波以外にも、ニュートリノが放出されているほか、太陽風とよばれる超高速(約400km/s(345.6km/cBeat))のプラズマ流が観測される。この飛来した荷電粒子が地球の磁気圏と作用した結果がオーロラである。

可視光線では滑らかな球に見える。温度は約6000度の光球で、これが太陽の表面である。

一方、X線では、激しくコロナを吹き出す激しい天体として観測される。これは太陽表面上に広がる外層大気であり、その温度は100万度から1000万度にもなる高温プラズマである。

太陽活動

太陽は、約11年周期で、活発な状態と静穏な状態を繰り返す。太陽活動の活発さは黒点数の増減に表われており、黒点の数が多いほど、太陽活動が活発である。黒点の出現が少なくなる極小期から次の極小期までをひとつの「周期」として扱い、各周期には1755(宝暦5)年から始まる番号がつけられている。

極大期

極大期を迎えると、大規模フレアが発生し、人工衛星宇宙探査機に大きなダメージを与える。

極大を迎えると太陽黒点の数も増える。黒点から放出される紫外線により、地球大気が加熱される。

また太陽活動の極大期には歴史の騒乱が生じることが知られ、人類の動乱にも影響を与えているようである。

極小期

極小期を迎え、磁場が弱まり太陽風が減ると、様々な弊害が生じる。

太陽風が弱まり、ヘリオスフィア(太陽圏)が狭まると、太陽系外から侵入する宇宙線量が増加し、危険性が増す。

黒点から放出される紫外線が減ると地球大気圏は冷え、これによって収縮する。こうなるとスペースデブリが大気抵抗で地球に落ちにくくなり、軌道上に溜まってしまうという問題が生じる。

太陽の中心部

太陽の中心部には全質量の一割を占める核がある。ここは2500億気圧という高圧で、1500万℃という高温になっている。

高圧のため水素は水の150倍の密度となっている(ちなみに常温常圧では水素の密度は水の1万分の1以下)が、高温のため水素は液体にも固体にもなれない。これが、超高圧の中心核が、あくまで「ガス」である理由である。

プラズマ流

太陽の表面と内部を巡回するプラズマ流が存在する。

太陽表面に現われ、時間が経過して勢いが衰えた磁場は、このプラズマ流に乗り、極付近で内部へと潜り込む。表面下30万kmの磁気ダイナモで再び勢いを得て、赤道付近の表面へと現われる。これが太陽の活動1サイクルである。

この速度も変化するらしく、速くなりすぎると内部で充分に加速せずに出てきてしまうため太陽の勢いが衰えるが、速度が元通りになると活動が再び活発化することが明らかになっている。

補足
太陽の一生

太陽0歳

近年の研究で、暗黒星雲と呼ばれるものが知られており、ここでは多くの恒星が生まれている。太陽もこの暗黒星雲で作られたと考えられている。


太陽0〜10万歳

周囲のガス円盤から物質を降着させ、原始太陽は次第に大きさを増してゆく。ガス円盤の濃度が薄まると降着が止まり、原始太陽の誕生となる。

またこのガス円盤から、太陽の周囲の惑星などが作られてゆく。


太陽10万〜1000万歳

ガスの雲が晴れたばかりの原始太陽は、明るさは今の太陽の6.3倍、半径は約4.5倍とされている。この頃の太陽はまだ中心核の水素密度が低く、核融合反応は始まっていない。

これが自身の重力で収縮を始める。この頃を、Tタウリ型星という。内部では水素原子核同士が融合し、重水素原子核が作られはじめるが、水素4個からヘリウム1個を作る水素の核融合は、まだ始まっていない。

そして収縮を続け、中心核の密度が高まり、温度も1000万℃を超えると、遂に水素の核融合反応が始まり、太陽は主系列星になる。これにより重力(収縮する力)と膨張する力のバランスが保たれ、収縮は停止する。以降、当分の間は極端に大きさは変化しない。


現在

現在、太陽の主系列星としての寿命は109億年とされ、太陽は寿命半ばの約46億歳と考えられている。


太陽109億歳〜122億歳(約63〜76億年後)

この頃、太陽の中心核の水素が遂に消費し尽くされ、ヘリウムだけとなる。しかし中心核のヘリウムはまだ核融合を起こさず、代わりに中心核の周辺にある水素が核融合を始める。

こうなると中心核と外層のバランスが崩れ、膨張する力が重力に勝りはじめて太陽は膨張を始める。主系列星時代の11〜170倍にも膨らむとされる。対して、中心核は自身の重力で収縮を続ける。


太陽122億歳〜123億歳(約76〜77億年後)

収縮を続けた中心核は温度を上げ、遂にヘリウムが核融合を始める。この時再び重力と膨張力のバランスが回復し、主系列星時代の11〜19倍程度にまで再び縮む。

しかしヘリウムの核融合反応は水素と比べて効率が悪いため、これも1.3億年程度で終わってしまい、中心核は酸素炭素となる。太陽の質量ではこれ以上の核融合反応は起こらないため、これにて太陽の中心核での核融合は終了である。

中心核周辺にあるヘリウムや水素が代わりに核融合反応をするが、太陽は再び膨張する。0.2億年程度でこれも終わり、太陽は遂に最終段階へと入る。


太陽123億歳(約77億年後)

太陽は赤色巨星となり、地球軌道付近まで膨らむ。この時、水星金星は既に太陽に飲み込まれ消滅している。つまり、太陽の中心部に向かって落ち、やがて高温部へ衝突して蒸発すると考えられる。

地球も、太陽の巨大化により温度が上がり、海水は蒸発し、大気も吹き飛ばされて、生命の存在できない灼熱の惑星となる。

地球の運命は二つであり、一つは太陽へ落ちて消滅するパターン、もう一つはそのまま太陽のまわりを公転しつづけるパターンである。

膨張した太陽大気は密度が希薄である。このため、地球はその中を暫く公転し続ける。ここで摩擦で失速し、太陽に落ちれば地球は消滅する。一方、太陽密度が減少したことで引力も減り、地球の公転軌道が今より外側に移動すれば、地球は消滅せず助かる可能性がある。

後者の場合、やがて白色矮星となった暗い太陽のまわりを公転するだけの、生命のない唯の惑星となると考えられている。


太陽123億歳〜(約77億年後以降)

赤色巨星となった太陽の外層は、科学的根拠は不明確だが、やがて吹き飛ばされ周囲に撒かれると考えられている。こうして太陽は惑星状星雲となる。

そして周囲のガスが晴れると、そこには中心核が、白色矮星として残されることになる。元の赤色超巨星の僅か約270億分の1の体積しかないこの白色矮星は、酸素や炭素の核の周囲に、僅かにヘリウムの層を持つ天体である。

当初は、赤色超巨星の頃の核融合反応で温度は1荳℃以上に熱せられているため白色に輝くが、白色矮星にはもはやエネルギー源がないため、やがて冷えて暗くなり、見えなくなる。

太陽と単位

人類は太陽の恩恵を受けながら繁栄し営みを続けているため、太陽を基準とした単位系なども多数存在する。

直接太陽を使ったもののほかに、太陽と地球の平均距離が単位の天文単位(AU)、光が一年かかって進む距離を単位とする光年(ly)などがある。

これら天文関係としては、分角秒角、その角度に関係するものにラジアンなどがある。

太陽がもしも無かったら

太陽がもしも無かったら、地球はたちまち凍りつくだろう。花は枯れ鳥は空を捨て、人は微笑みを無くすだろう。太陽は命の星であり、幸せを守る炎なのである。

リンク
用語の所属
恒星
主系列星
近距離恒星
関連する用語
太陽黒点
太陽風
太陽定数
磁気嵐
環 (天体)

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